Embed

Mini CNC mekanizmaları

 

Cnc Designer

 

Mini CNC mekanizmalarında öncelikle hareketli tablaları inceleyeceğiz.

      Şekil 1

Şekil 1 de, 6 numaralı tabla yeşil ok istikametinde hareket ettirilecektir. Bu tablanın saga-sola ve yukarı-aşağı hareketleri (kırmızı okla gösterilen istikametlerde) engellenmelidir.

En basit olarak şekilde, 1 numara ile gösterilen içi delik mavi burçlar 2 numaralı gri milin dışına geçirilerek, burçların sadece tek doğrultuda hareket etmesi sağlanır.

Bu düzenek, basitçe anlaşılacağı üzere tabla, sabit millerden dolayı, şekilde 3 ve 4 doğrultularında hareket edemezken 5 nolu doğrultuda rahatça hareket edecektir. Biri birine paralel duran iki mil üzerine bu burçlardan yerleştirilir ve buçların üstüne de tabla monte edilirse, artık tablamız sadece tek doğrultuda hareket etmeye hazır demektir.

Bu yöntem bilgisayar yazıcılarında kullanılmakta olup burç olarak bronz dan malzeme kullanılır. Burç içindeki miller çelik malzemedir. Bronz çelik ikilisinde bronz malzeme çeliğe göre daha aşıngan bir malzemedir ve zamanla aşınarak mil ile arasında boşluk oluşturur. Bu boşluk zaman içinde şekildeki 5 nolu doğrultunun yanı sıra artık 3 ve 4 doğrultularında da boşluk mesafesi kadar hareketlere neden olur. Bu mesafe rahatsız edici boyutlara ulaşırsa, burçların yenileri ile değiştirilmesi gerekecektir.

İki mil arasındaki pembe oklarla gösterilen 7 nolu mesafeler, her yerde aynı olmak zorundadır. Aksi halde 6 nolu tabla ile burçların bağlantısı sabit olduğundan, miller arasındaki mesafenin değişim gösterdiği bölgelerde burçların millere olan baskısı artacak ve mekanizmanın hareketi zorlaşacak hatta mekanizma kilitlenecektir.

Burç ve çelik ikilisini yağlamak sürtünmeyi azaltacaktır. Metal burç yerine günümüzde plastik benzeri (derlin vs) malzemeler de kullanılmaya başlanmıştır. Bu malzemelerin sürtünmeleri daha da azdır. Aynı şekilde teflon kaplanmış miller de sürtünmeyi çok azaltmaktadır.

           

  Şekil 2

 

 

Burç yerine lineer rulman kullanmak sürtünmeyi büyük ölçüde azaltır. Şekil 2 de görüldüğü gibi bilyalar bir tüp içine konmuştur. Rulman içinden geçen mile, bilyalar baskı halindedir. Rulman sürüklenirse içteki bilyalar dönerek tüp içinde ilerler.

Şekil 3 de görülen lineer rulman ve miller artık Türkiye'de de bulunmaktadır. Lineer rulman dışına takılmış takozlar montaj kolaylığı sağlamaktadır. Ancak bu tip rulmanlar silindirik lineer rulmanlara göre daha pahalıdır.

Gene sağdaki şekilde, en sağ üstte kesilmiş gibi duran rulmanlar açık tip rulman olarak adlandırılırlar ve bu rulmanlara miller konusunda tekrar değinilecektir. Milin geçeceği deliğin çapının küçük bir vida ile ayarlanmasını sağlayan rulmanlarda piyasada mevcuttur.

 

Miller

Burç yada lineer rulmanları mil üzerinde hareket ettiriyorduk. Mil esas itibariyle çelikten yapılmış, dış yüzeyi sertleştirilmiş ve taşlanmıştır. Sıradan bir mil özellikle lineer rulmanla birlikte kullanılacak ise, rulmanların içindeki bilyalar, mili ezerek iz yapabilir. Bu amaçla kullanılacak sertleştirilmiş miller de piyasada bolca mevcuttur.

 

Şekil 4

İki uçtan monte edilmiş bir mil eksenine dik kuvvetler şekil 4 de görüldüğü gibi milde seğime neden olur. Bu cnc mekanizmalarında hiç istenmeyen bir durumdur. Bu olaya engel olmak için mil çapı kalınlaştırılır, mil boyu kısaltılır yada destekli millerden yararlanılır. Sağdaki şekilde alttan üçüncü sıradaki mil, destekli bir mildir. Silindirik milin altına ters T şeklinde dayanak monte edilmiştir. Bu dayanak, mile özellikle üstten gelen kuvvetlere karşı dayanım verir ve milin şekil değiştirmesini engeller. Ancak bu mile artık silindirik burç yada rulman takılamaz bunların yerine yukarıda sözünü ettiğimiz açık tip rulman kullanılır.

Şekil 5

Birden fazla ekseni olan mekanizmalarda, eksenler biribirlerine dik olacak şekilde yerleştirilerek 2 yada 3 boyutta hareket sağlanır.

Öncelikle 2 eksenli mekanizmaları inceleyelim.

Amacımız, bir düzlemin bütün x,y noktalarına erişebilecek mekanizma yapımı olsun. Bu düzlemi tarayabilmek için şekil 5 deki gibi biribirine dik iki eksene ihtiyacımız olacaktır. Eksenlerden birisi X ekseninde hareket sağlarken diğeri de Y ekseninde hareket sağlayacaktır.

Böyle bir mekanizma iki şekilde yapılabilir.

Öncelikle köprü (bridge) tipi yapıyı inceleyelim

  Şekil 6

Şekil 6'daki gibi aralarında 90º bulunan iki mekanizma biri birinin hareketine engel olmayacak şekilde yaklaştırılsın ve aşağıdaki gibi yeni düzenek oluşsun.

Şekilden de görüleceği üzere Y tablası Y yönünde, X tablası da X yönünde hareket ederek ancak sarı renkli XY alanı kadar bir alan taranabilmektedir. Bundan dolayı X mekanizmasında miller taranmak istenen X mesafesinden çok daha uzun seçilir buda makinenin boyutlarını artırır. Köprü yöntemi denen yöntemin bu mahzuru, bir sonraki yazımızda açıklanacak olan hareketli ray tekniğinde giderilmiştir.

   Şekil 7

Şekil 7'de, X eksenine ait tabla (kahve renkli blok) sağa ve sola hareket etmektedır. Kahverengi blok, aynı zamanda Y ekseninin bir parçasıdır ve Y eksenindeki mavi tabla karşılıklı iki kahverengi takoz arasında hareket etmektedir. Köprü tipinden farklı olarak X eksenindeki tabla, Y eksenini taşımaktadır. X eksenindeki millerin boyu ile X eksenindeki hareket mesafesi hemen hemen aynıdır. Dolayısı ile köprü yöntemindeki alan sınırlaması bu teknikte yaşanmamaktadır. Açık mavi renkli yüzey hareketsiz olup iş parçası bu yüzeye bağlanmaktadır.

İki method kıyaslanırsa avantaj ve dezavantajlar görülür.

  • Köprü tipinde işlenecek parça, eksenlerden birisi ile hareket etmektedir.

  • Hareketli ray da işlenecek parça sabittir.

  • Hareketli ray tipinde makine alanı ile işleme alanı birbirine yakın değerlerdedir.

Bu ayrıntıların avantaj yada dezavantaj oluşu tamamen uygulamaya bağlıdır ve iki metod da yaygın kullanılmaktadır

2.5 Eksenli mekanizmalar.

İki eksenli mekanizmalarda millerin ve tablaların yerleşimlerini incelemiştik. 2 Eksenli bir makine ile yapılabilecek işler sınırlıdır. Hiç olmazsa konumu hassas olarak kontrol edilemesede 3'üncü bir eksende harekete daha ihtiyaç vardır.

Örneğin tek hamlede aşağıya inen tek hamlede tekrar eski yerine gelen selenoid tipi bir hareket ile makine 2.5 eksen özelliği kazanır.

Ancak selenoid tipi bir hareketin de uygulamada kullanım alanları sınırlıdır ve bunun yerine diğer eksenlerde olduğu gibi motorlu 3. bir eksen daha kullanılır. Bu sayede selenoiddeki sert ani hareketler yerini yumuşak hareketlere bırakır.

2.5 Eksen uygulamalarında makine, Z tablasını iş parçasından uzaklaştırır ve X-Y tablalarını istenen koordinata ilerletir. İstenen koordınatlara gelindiğinde Z tablası iş parçasına yaklaşır dolayısı ile kesici uc, yazıcı kalem vs aparatı iş parçasına temas etmiş olur. X,Y eksenleri hareket ederken iş parçasında gerekli iz (kazıma, çizme vs) oluşturur. İz olması istenmeyen yerlerde tekrar Z tablası iş parçasında uzaklaştırılır. Böylece sadece iz var yada iz yok tipi iki konumlu çalışma sağlanmış olur. Bu tip makinelere 2.5 eksenli makineler denir. Yazı yazma, boya püskürtme, pcb kazıma, pcb delme, pantograf işlemleri bu tip makinelerle yapılan işlere örnek olarak gösterilebilir.

3 Eksenli mekanizmalar.

2.5 eksenli mekanizmalarda Z ekseninin yumuşak hareket etmesi için selenoid yerine diğer eksenlerde olduğu gibi motorla tahrik edildiğinden bahsetmiştik. Bu durumda bu makine 3 eksenli bir makine olmuş olacaktır.

O halde makinenin 2.5 eksen uygulamasında mı yoksa 3 eksen uygulanmasında mı kullanılacağı bilgisayar üzerinde koşacak programa bağlıdır.

2.5 eksen uygulamasında Z ekseni, yüksek alçak tipi iki durumda çalışırken, 3 eksen uygulamalarında Z ekseni istenen herhangi bir konuma taşınabilir. Bu sayede küp şeklindeki bir parçadan küre gibi eğrisel yüzeylerin oluşturulması mümkün olur.

3 eksen uygulamalarında makine için kodlama çok daha karmaşıktır ve hatasız bir programlama (kod üretimi) için kesinlikle bilgisayar desteğine ihtiyaç vardır. Bu tür programlara CAM programları denir.

Bilindiği gibi CAD Computer Aided Design programları, bilgisayar ortamında tasarım yapmamıza imkan verirken, CAM Computer Aided Manufacture programları bilgisayar destekli imalat yapmamıza yarar. İşlenecek iş parçasının Cnc tarafından nasıl işleneceği standart kodlarla tanımlanır.

Her ne kadar bu kodlar cnc cihazlarına göre bazen farklılık gösterse de, yaygın kullanılan kodlama tekniğinin adı G-M kodlama tekniğidir. Post processor programları, makinenin CAM program çıktıları ile uyumunu sağlar. Eğer cnc cihazınız elinizdeki CAM programı ile uyuşmuyorsa araya Cnc makinenize özel post processor yazılım gerekecektir.

Eksenlerin Motorlarla Tahrik edilmesi

Şu ana kadar eksenler hakkında konuştuk. Şimdi de eksenlerin motorlarla nasıl ileri geri hareket ettirildiğini inceleyeceğiz.

Bilindiği gibi motorların rotor denen hareketli aksamı dairesel bir hareket yapmaktadır. Halbuki eksenlerimiz ileri ve geri olmak üzere doğrusal hareket yapmaktadır. O halde dairesel hareketten doğrusal harekete geçmek gerekir. Bu amaçla kayış, vida, krameyer dişli, eğimli tekerlek, araba, lineer motor gibi teknikler kullanılmaktadır:

Ancak biz mekanizmalarımızda vida tekniğini kullanacağız.

Bir vidaya somun takar ve somunu elimizle tutarken vidayı çevirirsek her bir vida turunda somunun vida dişi mesafesi kadar doğrusal hareket ettiğini görürüz.

Yukarıdaki animasyondan da görüldüğü gibi rotorun bir yönünde somun bir yöne ilerlerken, rotorun diğer yönünde, somun ters yöne ilerlemektedir.

Bu amaçla kullanılacak vida gelişigüzel seçilemez. Kullanılacak vidayı tanımlayan parametreler

Vidanın;

  • Bir turunda somundaki ilerleme

  • Çapı

  • Ağırlığı

  • Somun ile arasındaki sürtünmesi

  • Somun ile arasındaki boşluğu

  • Tipi

Rotor 1 tur döndüğünde, somun, vidanın diş adımı mesafesi kadar ilerler.

Vida adımı 3 mm olan bir mil, 200 Adım/Tur step motor ile doğrudan tahrik edilirse rotorun bir adımında somun 3/200 mm ilerler.

Çap ve ağırlık vidanın kütlesel ataletini belirler. Makinede, Vida artı yükün mil eksenine indirgenmiş kütlesel ataleti artı rotorun kütlesel ataleti, motorun baş etmesi gereken kütlesel ataleti olup ani hızlanma ve yavaşlamaya sınır getirmektedir.

Vida somun sürtünmesi rotordan elde edilen mekanik enerjinin bir kısmının ısı olarak kaybına neden olduğu için motor işe yarar torkunu düşürür.

Boşluk, cnc sisteminde hiç ama hiç istenmeyen bir özelliktir.Boşluktan kaçmak mümkün değildir. Boşluk miktarı aynı zamanda vida kalitesini belirleyen unsurlardan birisidir. Vida ile somun arasında boşluk olması durumunda ölü bölge oluşur. Bu ölü bölge vidanın devir yönünün değişimlerinde hataya neden olur. Ayrıca eksenlerin pozisyonlanmasında vida boşluğu kadar hataya neden olacaktır.

Tip, vida ve somun ikilisinin hangi malzemeden yapıldığı, bilyalı olup olmadığı gibi özellikler diğer parametreleri yanında fiyatı da yakından etkilemektedir.

Yorum Yaz
Bu içeriği paylaşın!